气体绝缘组合电器设备(Gas Insulated Switchgear,简称GIS)占地面积小且性能佳,在特高压电网中属于重要的配电装置。然而从国内外的运行维护经验来看,绝缘故障一直对GIS设备工作可靠性有着重要影响。局部放电(Partial Discharge,简称PD)作为GIS设备内部绝缘故障的早期表现形式,对GIS的正常运行是一种潜在威胁。在设备运行中如果能尽早发现和排除局放故障,就能降低设备损失,提高供电可靠率。因此研究和防范GIS内的局放现象也就成了目前的一个重大课题。本文研制几类常见绝缘缺陷模型,研究了相应缺陷的电特性,同时通过一系列的实验研究得到了若干结论。研制了放电量小、放电稳定且放电重复性好的尖刺模型,提出了可以识别放电强弱的特征谱线强度比方法。使用放电特高频信号与放电发射光谱联合检测方法,指出了放电特高频信号与发射光谱关联变化。使用机械加工和激光内雕技术研制了放电易于观察的小空腔气隙和尺寸小,放电稳定的微气泡。针对目前平板气泡物理模型不能解释的一些实验现象,提出了弧面气泡物理模型,解释了气隙放电电流脉冲相位分布相对集中且没有“过零”现象。使用变焦镜头对空腔气隙的放电图片进行拍摄,识别了空腔内的放电路径,也从侧面验证了弧面气泡物理模型的合理性。利用激光内雕技术制作的微气泡放电稳定且放电重复性好,但存在使用寿命较短的缺陷。研制了放电稳定,放电重复性高,使用周期长,工作特性满足实验研究要求的固定悬浮体缺陷和自由金属颗粒缺陷模型。研究了两种悬浮体缺陷的电特性,总结了放电特点。分析了金属固定悬浮体和非金属固定悬浮体的放电特征,发现表面电子发射是影响金属悬浮针放电的主导因素,而壁电荷是影响非金属悬浮针放电的主导因素。